1.1、腐蝕的定義腐蝕是指材料與它所處環(huán)境介質(zhì)之間發(fā)生化學(xué)－物理的相互作用，而引起的變質(zhì)和破壞。1.2、腐蝕的危害直接經(jīng)濟損失：更換設(shè)備及構(gòu)件；間接經(jīng)濟損失：設(shè)備停產(chǎn)、腐蝕泄露；1）巨大的經(jīng)濟損失大量優(yōu)質(zhì)原料泄露大量的金屬需要回?zé)?）資源和能源的嚴重浪費3）引發(fā)災(zāi)難事故4）污染人類生存環(huán)境1.3腐蝕的分類及產(chǎn)生機理1）按腐蝕環(huán)境分化學(xué)介質(zhì)腐蝕、大氣腐蝕、海水腐蝕、土壤腐蝕、雜散電流腐蝕、細菌腐蝕、磨損腐蝕、應(yīng)力腐蝕和接觸腐蝕2）按腐蝕反應(yīng)機理分化學(xué)腐蝕：金屬與非電解質(zhì)直接發(fā)生化學(xué)作用而引起的破壞。電化學(xué)發(fā)生：金屬與電解質(zhì)發(fā)生電化學(xué)作用而引起的破壞。物理腐蝕：單純物理溶解作用而引起的破壞。a.金屬的高溫氧化與氧化膜氧化發(fā)生的條件：PMO=Po2，反應(yīng)處于平衡狀態(tài)PMO>PO2，反應(yīng)向氧化物分解方向進行PMO<PO2，反應(yīng)向氧化物生成方向進行2Cu2O4Cu+O2500K,PCu2O=5.6×10-31MPa800K,PCu2O=2.3×10-21MPa1200K,PCu2O=2.0×10-8MPa2000K,PCu2O=4.4×10-1MPa空氣中O2的分壓為：Po2=0.022MPaFeO2Fe+O2600K,PMO=5.1×10-43MPa800K,PMO=9.1×10-31MPa1200K,PMO=1.6×10-20MPa2000K,PMO=5.1×10-8MPa空氣中O2的分壓為：PO2=0.022MPa氧化膜的保護性氧化膜保護性能主要取決于氧化膜的完整性與致密性，也和膜的熱穩(wěn)定性、膜的結(jié)構(gòu)及厚度、膜與金屬的相對膨脹系數(shù)以及膜中的應(yīng)力狀態(tài)等因素有關(guān)。氧化膜要具有保護性，必需滿足：氧化膜要具有保護性，必需滿足：1）膜必須是完整的：2）膜具有足夠的強度和塑性3）膜內(nèi)晶格缺陷濃度低4）膜在高溫介質(zhì)中是穩(wěn)定的a高溫氧化在常溫下，金屬氧化物只有幾個分子厚(1.5～2.5nm)，對光澤沒有影響。氧化膜的顏色：40(黃)，52(棕)，58(紅)，68(紫)，72(藍)表面氧化皮結(jié)構(gòu)致密，完整氧化皮結(jié)構(gòu)致密，但與基體材料間存在另一種氧化物。氧化皮縱向呈斷裂狀。氧化皮橫向呈斷裂狀。表面氧化皮結(jié)構(gòu)致密，完整氧化皮結(jié)構(gòu)致密，但與基體材料間存在另一種氧化物。氧化皮縱向呈斷裂狀。氧化皮橫向呈斷裂狀。b.脫碳危害：1破壞表面膜，降低膜的保護作用2表面硬度下降，降低耐磨性和疲勞強度C.氫腐蝕氫腐蝕可分為兩個階段氫脆階段：韌性降低，材料變脆氫腐蝕階段：產(chǎn)生裂紋和氣泡鋼材受高溫高壓的氫氣作用而變脆甚至破裂的現(xiàn)象。防止氫腐蝕采用Nelson曲線。溫度氫分壓6.0Cr0.5Mo3.0Cr0.5Mo2.25Cr1Mod.高溫硫化硫化比氧化作用更嚴重，主要是由于金屬硫化物的一系列特性造成的。危害性表現(xiàn)在：膜體積大；膜中的晶格缺陷濃度高；膜的熔點低。金屬與含硫氣體接觸，反應(yīng)生產(chǎn)氧化物，使金屬不斷腐蝕的現(xiàn)象耐熱結(jié)構(gòu)材料簡介耐熱鋼是指在工作溫度高于450℃時，具有一定強度和抗氧化能力的鋼種。高溫下具有抗氣體侵蝕能力的鋼稱為抗氧化鋼高溫下具有足夠強度的鋼稱為熱強鋼。提高鋼的抗氧化性能的合金元素，主要是Cr、Al、Si，而為了提高鋼的高溫強度，在最近發(fā)展的高級耐熱合金中，加入合金元素Cr鈮、Ni、Ti、Mo、W、V、Nb、N等元素。Al、Si、Cr抗高溫氧化，抗硫腐蝕能力;Nb、Ti、V、Cr、Mo、W氫脫碳、脆化;Ni、Co、Cu能氮化腐蝕;Ni、Cu、Al、Si、Ti、Cr減輕滲碳;Ni、Mn、N穩(wěn)定奧氏體組織;Ti、Nb、Ta產(chǎn)生穩(wěn)定碳化物;N、Ti、Nb、Mo、V防止高鉻鋼的長大;Mo、W、V、Nb、Ti、Al、Si增加高溫強度和高溫抗蠕變能力?？寡趸摵珻r、Al、Si鋼抗氧化性能好，Al、Si含量高的鋼，抗氧化能力很強，高溫強度卻大大下降?？寡趸撘话阒贿m宜于制造高溫下不受壓和壓力較低的設(shè)備。1Cr13Si3、1Cr13SiAl可用于800～900℃以下、低負荷及含S氣體條件下的結(jié)構(gòu)部件。熱強鋼熱強鋼主要系列有：Cr鋼、Mo鋼、Cr-Mo鋼、Cr-Mo-V鋼，以及18－8型鋼。2)電化學(xué)腐蝕金屬及其合金與電解質(zhì)接觸時發(fā)生電化學(xué)作用而引起的腐蝕。Zn在稀硫酸中溶解示意圖Cu-Zn原電池示意圖陽極陰極Zn=Zn2++2e2H++2e=H2e腐蝕原電池的類型宏觀異種金屬接觸形成電偶電池金屬處于不同濃度的介質(zhì)中形成濃差電池金屬處于溫度不同的介質(zhì)中形成溫差電池微觀化學(xué)性質(zhì)不均勻微觀組織不均勻物理狀態(tài)不均勻表面膜不完整3)按腐蝕破壞的型式分全面腐蝕、局部腐蝕和物理腐蝕

三菱重工統(tǒng)計全面腐蝕：8.5％應(yīng)力腐蝕：45.6％小孔腐蝕：21.6％腐蝕疲勞：8.5％晶間腐蝕：4.9％高溫氧化：4.9％氫脆：3.0％其它：3.0%化工部統(tǒng)計14.8％38.0％25.0％6.5％7.5％3.7％1.3％3.0%（1）全面腐蝕腐蝕分布在整個金屬截面，結(jié)果使金屬結(jié)構(gòu)截面尺寸減少，直至完全破壞。金屬腐蝕速度的表示方法一.重量指標以單位面積金屬在單位時間內(nèi)因腐蝕而造成的重量損失表示。(二)深度指標均勻腐蝕的三級評判標準金屬的厚度因腐蝕而減少的量(mm)。（2）局部腐蝕腐蝕作用在金屬表面的局部區(qū)域，而其它大部分表面幾乎不腐蝕或腐蝕很輕微。按腐蝕發(fā)生的條件、機理特征，可將其分為：電偶腐蝕、縫隙腐蝕、小孔腐蝕、晶間腐蝕、選擇性腐蝕、應(yīng)力腐蝕、磨損腐蝕、氫脆等一、應(yīng)力腐蝕應(yīng)力腐蝕破裂是指金屬材料在固定拉應(yīng)力和特定介質(zhì)的共同作用下所引起的脆性斷裂現(xiàn)象。a、應(yīng)力腐蝕實例塔器上人孔不銹鋼復(fù)合層開裂泵體與剛性管線聯(lián)接的腐蝕破裂不銹鋼脹管頸部的破裂b、應(yīng)力腐蝕產(chǎn)生的條件應(yīng)力腐蝕是應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)共同作用的結(jié)果。有效應(yīng)力如低于某一應(yīng)力水平就不會發(fā)生SCC，應(yīng)力值越大，到達破裂的時間越短。對于某種材料所對應(yīng)的環(huán)境條件是特定的。如黃銅－氨、奧氏體不銹鋼－Cl－，碳鋼-OH－c、破裂速度和裂紋形貌SCC過程分為三階段：裂紋源孕育階段；裂紋擴展階段；失穩(wěn)擴展階段；裂紋形態(tài)的主要模式d、應(yīng)力腐蝕機理電化學(xué)陽極溶解理論、氫脆理論、膜破裂理論、化學(xué)脆化－機械破裂、腐蝕產(chǎn)物鍥入理論以及應(yīng)力吸附破裂理論。應(yīng)力腐蝕破裂模型e、防止和減輕應(yīng)力腐蝕的途徑環(huán)境、應(yīng)力和冶金是造成應(yīng)力腐蝕的三方面因素。對一般的材料來說，主要控制環(huán)境條件和消除應(yīng)力二方面采取措施。降低設(shè)計應(yīng)力，使最大有效應(yīng)力降低到臨界值以下：斷裂力學(xué)的安全評價準則：腐蝕疲勞下的斷裂力學(xué)的安全評價準則：應(yīng)力與裂紋深度的關(guān)系瞬時KI與時間的關(guān)系KICK1K11K12K1SCCC0C1C2B1B2t1t2tA1A2合理設(shè)計與加工減少局部應(yīng)力集中結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)盡可能想法降低最大有效應(yīng)力，避免過高的應(yīng)力峰值采用合理的熱處理方法消除殘余應(yīng)力，或改善合金組織結(jié)構(gòu)以降低對SCC的敏感性其它方法：合理選材、去除介質(zhì)中的有害成分、添加緩蝕劑、采用陰極保護等二、腐蝕疲勞由于介質(zhì)和變動負荷聯(lián)合作用而引起金屬的斷裂破壞，稱為腐蝕疲勞。與純力學(xué)性質(zhì)的疲勞不同，它并不存在疲勞極限，往往在很低的應(yīng)力下破壞。與應(yīng)力腐蝕相比，它沒有特定的腐蝕介質(zhì)的限定。裂紋大多為穿晶型，裂紋分支較少，但它所產(chǎn)生的裂紋數(shù)量比純力學(xué)疲勞多得多。斷面呈粗糙狀。疲勞斷口特征示意圖與介質(zhì)的pH值、含氧量、溫度以及變動負荷的性質(zhì)、交變應(yīng)力的幅度和頻率都有關(guān)系。變動負荷以對稱的拉壓交變應(yīng)力的影響最大。大幅度、低頻率的交變應(yīng)力更容易加快腐蝕疲勞。力學(xué)－電化學(xué)過程可描述腐蝕疲勞得機理。防止應(yīng)力腐蝕裂紋得有效方法是降低部件的應(yīng)力，通過改變設(shè)計和正確的熱處理予以改善。三、磨損腐蝕腐蝕性流體與金屬構(gòu)件以較高速度作相當(dāng)運動而引起金屬的腐蝕損壞。磨損腐蝕有：湍流腐蝕、空泡腐蝕和微振腐蝕。脫碳溶液再沸器管束上方氣流速達到21.4~52.7m/s，管子壽命只有幾個星期，有的只有10幾天，腐蝕速度達到32.6mm/a。a、湍流磨損流體速度達到湍流狀態(tài)而導(dǎo)致加速金屬腐蝕的一種形式。湍流腐蝕破壞形態(tài)示意圖b、空泡腐蝕它是由于腐蝕介質(zhì)與金屬構(gòu)件作相對運動時，氣泡在金屬表面反復(fù)形成和崩潰而引起金屬破壞的一種特殊腐蝕形態(tài)?？张莞g歷程葉輪入口側(cè)的速度分布四、孔蝕點蝕或小孔腐蝕，只發(fā)生在金屬表面局部區(qū)域。粗糙表面、加工過程的錘擊坑、表面機械擦傷。陽極面積小，腐蝕速度極快。檢查困難，事故隱患大。18－8鋼在充氣NaCl溶液中孔蝕過程示意圖五、縫隙腐蝕金屬與金屬或金屬與非金屬之間存在很小間隙（0.025~0.1）時，縫內(nèi)介質(zhì)不易流動而形成滯留狀態(tài)，促使縫隙內(nèi)的金屬加速腐蝕。碳鋼在海水中縫隙腐蝕示意圖

泵的結(jié)構(gòu)示意圖腐蝕嚴重部位六、異種金屬組合－電偶腐蝕異種金屬彼此接觸或通過其他導(dǎo)體連通，處于同一電解質(zhì)中，會造成接觸部位的局部腐蝕，其中電位較低的金屬溶解速度增大，電位較高的金屬溶解速度反而減少。異種材料組合結(jié)構(gòu)實例防止電偶腐蝕的途徑選擇相容性材料合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計電偶效益的正確應(yīng)用－犧牲陽極保護七、晶間腐蝕晶間腐蝕是一種微電池作用而引起的局部腐蝕破壞現(xiàn)象，是金屬材料在特定的腐蝕介質(zhì)中沿著材料晶間產(chǎn)生的腐蝕。a、晶間腐蝕的機理貧鉻理論可解釋奧氏體不銹鋼產(chǎn)生晶間腐蝕的原因和機理。奧氏體不銹鋼在450～850℃長時間加熱后，晶間的Cr和C生成Cr23C6，從固溶體中沉淀出來，造成晶間的Cr含量降低。加熱溫度~850℃危險溫度上限~450℃危險溫度下限一次穩(wěn)定區(qū)二次穩(wěn)定區(qū)喪失抗晶間腐蝕能力區(qū)保溫時間防止晶間腐蝕的方法固溶處理：加熱到1050～1150℃，在水中冷卻；穩(wěn)定化退火：加熱到850～900℃，保溫2～5h